Эмпирический уровень познания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4 Вывод

 

Практический опыт играет важнейшую роль в установлении истины и даже в определении самого объекта  исследования. Однако набор установленных  фактов не представляет собой ценности без их систематизации и обработки, которая осуществляется благодаря применению разработанных теоретических методов. Только теория позволяет объяснить сложные закономерности и отклонения, дать полное описание явлению на основе ограниченного объёма представленного практического материала.

   Главными инструментами эмпирического метода являются наблюдение, сравнение, измерение и эккперимент, а результатом исследования— научный факт, который может подтвердить или опровергнуть ту или иную теорию, частично построенную на допущениях. В то же время, тот или иной факт может привести исследователя к поиску его теоретического объяснения.

   Научного познание—это  поиск истины в виртуальном  мире, созданном самим учёным. Любой  из методов научного познания (абстрагирование, идеализация, формализация, аксиоматический метод) требуют от учёного не только базовых знаний, но и более глубинного представления природы вещей на уровне подсознания.

   Все охарактеризованные  методы в реальном научном  исследовании работают в тесной  взаимосвязи и взаимодействии. В  процессе развития науки обогащается и система ее методов, формируются новые приемы и способы исследовательской деятельности.    Любой факт или теория, претендующие на роль научного открытия должны соответствовать требованиям научности, а именно: не должны иметь противоречий и должны быть проверяемы на истинность.

 

 

 

 

 

 

2.1 Электронная структура атома, его химические свойства.

 

            Атом — неделимый — микроскопическая электронейтральная частица вещества, наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств.

Атом состоит из атомного ядра и окружающего его электронного облака. Ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и электрически нейтральных нейтронов, а окружающее его облако состоит из отрицательно заряженных электронов. Если число протонов в ядре совпадает с числом электронов, то атом в целом оказывается электрически нейтральным. В противном случае он обладает некоторым положительным или отрицательным зарядом и называется ионом. Атомы классифицируются по количеству протонов и нейтронов в ядре: количество протонов определяет принадлежность атома некоторому химическому элементу, а число нейтронов — изотопу этого элемента.

          Электронам в атоме приписываются различные орбитали, к-рые характеризуются главным квантовым числом и, орбитальным квантовым числом / и магнитным квантовым числом mi (см. Квантовые числа, Квантовая химия). Имеется одна наиболее устойчивая орбиталь с п = 1, образующая /С-оболочку. L-Оболочка с п = 2 включает одну орбиталь с l =0 и ml= 0 и три с l = 1 и тl = -1, 0 и + 1. Их называют ls-орбиталь, 2s-op-биталь и три 2р-орбитали. М-Оболочка состоит из Зs-орбитали, трёх Зр-орбиталей и пяти Зd-орбиталей. Электрон имеет спин со спиновым квантовым числом s = 1/2, к-рый может ориентироваться относительно определённого направления двумя различными путями - с компонентами, даваемыми магнитным спиновым квантовым числом ms, равным + 1/3 или -1/2. В атоме не может быть двух электронов с одинаковыми значениями всех квантовых чисел. Следовательно, ls-орбиталь, образующая К-оболочку, может быть занята только одним электроном с положительным или отрицательным спином или же двумя электронами (электронной парой), одним - с положительным спином, другим - с отрицательным.

            Заполнение определённых оболочек и подоболочек приводит к особой устойчивости атомов, наблюдающейся у атомов инертных газов. В этих устойчивых структурах электронная конфигурация заполненной оболочки гелия Is2, неона 2s2 2р6, аргона 3s2 Зр6, криптона 3d10 4s2 4р6, ксенона 4d10 5s2 5p6, радона 4fu 5d10 6s2 6pB, эка-радона 5fli 6dia 7s2 7p6. [О заполнении электронных оболочек см. также Атом, Периодическая система элементов.]

             Химические свойства атомов определяются конфигурацией электронной оболочки и описываются квантовой механикой. Положение атома в таблице Менделеева определяется электрическим зарядом его ядра (т.е. количеством протонов), в то время как количество нейтронов принципиально не влияет на химические свойства; при этом нейтронов в ядре, как правило, больше, чем протонов. Если атом находится в нейтральном состоянии, то количество электронов в нём равно количеству протонов. Основная масса атома сосредоточена в ядре, а массовая доля электронов в общей массе атома незначительна (несколько сотых процента массы ядра).

           Большинство свойств А. определяется строением и характеристиками

его внешних электронных  оболочек, в к-рых электроны связаны  сравнительно

слабо (энергии связи  от нескольких эв до нескольких десятков эв). Строение

внутренних оболочек А., электроны к-рых связаны гораздо прочнее (энергии

связи в сотни, тысячи и десятки тысяч эв),< проявляется  лишь при

взаимодействиях А. с  быстрыми частицами и фотонами больших  энергий (более

сотен эв). Такие взаимодействия определяют рентгеновские спектры  А. и рассеяние

атомом быстрых частиц (см. Рассеяние микрочастиц, Дифракция частиц). От

массы А., определяемой массой его ядра, зависят его механич. свойства при

движении А. как целого - количество движения, кинетическая энергия. От

механических и связанных  с ними магнитных и электрич. моментов А. зависят

нек-рые тонкие эффекты, проявляющиеся при изучении физ. свойств А. (см.

Моменты атомных ядер, Ядерный магнитный резонанс, Ядерный квадруполъныйрезонанс.

 

 

 

 

2.2 Металлические и  неметаллические свойства атомов.

 

Металлические свойства наиболее характерны для элементов, в атомах кото-

рых на внешнем энергетическом уровне находится небольшое количество элек-

тронов: от одного до трех. Неметаллические свойства в первую очередь прояв-

ляют элементы, в атомах которых внешний энергетический уровень содержит

от четырех до семи электронов. Элементам, в атомах которых  на внешнем

уровне находятся восемь электронов (благородным газам), не свойственна ни та,

ни другая тенденция, поскольку восьмиэлектронная оболочка обладает повы-

шенной стабильностью. Однако для некоторых из них известны химические со-

единения, в частности  оксиды, фториды, состав которых отвечает максимальной

степени окисления этих элементов.

    В периодах  периодической системы Д. И.  Менделеева металлические свойства

элементов убывают с ростом порядкового номера (слева направо), неметалличе-

ские свойства, напротив, возрастают в том же направлении. Это связано с зако-

номерным ростом числа  валентных электронов.

    В группах  металлические свойства возрастают  с ростом порядкового номера

(сверху вниз), а неметаллические  убывают, что связано с увеличением  радиуса

атома и большей удаленностью внешних электронов от ядра.

    Большинство  элементов периодической системы  проявляют как металличе-

ские, так и неметаллические  свойства. Соотношение тех и других свойств опре-

деляется спецификой электронной структуры атома. Количественно  этот вклад

можно охарактеризовать с помощью величины электроотрицательности атома.

Электроотрицательность  увеличивается в периоде слева  направо и убывает в

группе сверху вниз.

 

 

 

 

 

 

2.3 Энергия ионизации,  энергия сродства к электрону,  электроотрицательность.

 

          Энергия ионизации. Энергия (потенциал) ионизации атома Ei - минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из атома на бесконечность в соответствии с уравнением :Х = Х+ + е−

Ее значения известны для атомов всех элементов Периодической  системы. Например, энергия ионизации  атома водорода соответствует переходу электрона с 1s-подуровня энергии (−1312,1 кДж/моль) на подуровень с нулевой  энергией и равна +1312,1 кДж/моль.

В изменении первых потенциалов  ионизации, соответствующих удалению одного электрона, атомов явно выражена периодичность при увеличении порядкового номера атома.

        При движении слева направо по периоду энергия ионизации, вообще говоря, постепенно увеличивается, при увеличении порядкового номера в пределах группы - уменьшается. Минимальные первые потенциалы ионизации имеют щелочные металлы, максимальные - благородные газы.

           Для одного и того же атома вторая, третья и последующие энергии ионизации всегда увеличиваются, так как электрон приходится отрывать от положительно заряженного иона. Например, для атома лития первая, вторая и третья энергии ионизации равны 520,3, 7298,1 и 11814,9 кДж/моль, соответственно.

           Последовательность отрыва электронов - обычна обратная последовательности заселения орбиталей электронами в соответствии с принципом минимума энергии. Однако элементы, у которых заселяются d-орбитали, являются исключениями - в первую очередь они теряют не d-, а s-электроны.

          Сродство к электрону. Сродство атома к электрону Ae - способность атомов присоединять добавочный электрон и превращаться в отрицательный ион. Мерой сродства к электрону служит энергия, выделяющая или поглощающаяся при этом. Сродство к электрону равно энергии ионизации отрицательного иона Х−:

Х− = Х + е−

 

         Наибольшим сродством к электрону обладают атомы галогенов. Например, для атома фтора присоединение электрона сопровождается выделением 327,9 кДж/моль энергии. Для ряда элементов сродство к электрону близко к нулю или отрицательно, что значит отсутствие устойчивого аниона для данного элемента.

          Обычно сродство к электрону для атомов различных элементов уменьшается параллельно с ростом энергии их ионизации. Однако для некоторых пар элементов имеются исключения:

Элемент Ei, кДж/моль Ae, кДж/моль

F                    1681 −238

Cl                     1251 −349

N                     1402 7

P                     1012 −71

O                     1314 −141

S                     1000 −200

 

 

        Объяснение этому можно дать, основываясь на меньших размерах первых атомов и большем электрон-электронном отталкивании в них.

Электроотрицательность. Электротрицательность характеризует способность атома химического элемента смещать в свою сторону электронное облако при образовании химической связи (в сторону элемента с более высокой электроотрицательностью). Американский физик Малликен предложил определять электроотрицательность как среднеарифметическую величину между потенциалом ионизации и сродством к электрону: χ = 1/2 (Ei + Ae)

         Трудность применения такого способа состоит в том, что значения сродства к электрону известны не для всех элементов.

          Л. Полинг рекомендовал другой способ определения электроотрицательности. Он принял электроотрицательность фтора равной 4 (наибольшее значение), для цезия χ принимает наименьшее значение.

          Электроотрицательность в количественном отношении представляет собой приближенную величину, поскольку она зависит от того, в состав какого конкретного соединения входит данный атом.

        В настоящее время предложено около 20 различных шкал электроотрицательности, среди которых одна из самых распространенных - шкала Олреда - Рохова.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4 Вывод

         

  Атом — неделимый — микроскопическая электронейтральная частица вещества, наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Большинство свойств Атома определяется строением и характеристиками

его внешних электронных  оболочек.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТРАТУРЫ.

 

1. Концепция современного  естествознания: Сер. «Учебники и  учебные пособия». Ростов н/Д:  «Феникс», 2000. - 576 с

2. П.В. Алексеев, А.В. Панин. Теория познания и диалектика. Москва, Высшая школа. 1991г.

3. В.В. Ильин. Теория познания. Эпистемалогия. Москва. Изд-во мгу, 1974

4. Поль Фресс, Жан Пиаже «Экспериментальная психология», Москва, «Прогресс», 1975.

5.П о л и н г Л., Общая химия, пер. с англ., М., 1974;

6. Общая и неорганическая химия. Т.1. Теоретические основы химии: Учебник для вузов в 2 томах. Под ред. А.Ф. Воробьева. – М.: ИКЦ "Академкнига", 2004. – 371 с.: ил.